[发明专利]一种低铅低松装密度高树枝状电解铜粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉体材料制备技术领域，具体涉及一种低铅低松装密度高树枝状电解铜粉及其制备方法。

背景技术

铜粉是粉末冶金行业的重要原材料，广泛应用于汽车、航空航天、电器、电子信息、纺织、食品等领域。进入21世纪以来，随着我国生产技术、装备的快速提升，2013年我国铜粉产量逾越30000吨，位居全球第一。采用铜粉生产的制品主要有轴承、结构材料、摩擦材料、多孔材料、超硬工具材料、电碳材料、热沉材料等，其中电碳材料用铜粉主要为低松装密度高树枝状铜粉。

铜粉的制备方式主要有：电解法、雾化法、化学法等。其中电解铜粉的常用松装密度范围是：1.2～2.8g/cm³，雾化铜粉的常用松装密度范围是：2.0～5.0g/cm³，化学法制备铜粉的常用松装密度范围是：2.0～3.0g/cm³。从粉体材料松装密度范围可以看出，雾化铜粉在高树枝状形貌上有着天然的劣势；化学法制备铜粉由于制造工艺的问题，不适于进行工业化制备；故工业化制备低松装密度高树枝状铜粉的有效途径只有—电沉积方法。

然而，目前国内市场上仍然没有批量供应的低松装密度高树枝状铜粉产品，产品主要依赖进口，粗略估计年需求量近5000吨。国内生产的电解铜粉大部分都集中在附加值不高的中低档产品上，而在电碳行业应用中，松装比重为0.6～1.0g/cm³的低铅、低铁、高纯以及抗氧化性强的具有非常发达的树枝状电解铜粉，一直是国内电解铜粉厂商努力实现工业化生产的产品，以达到满足制备高性能电刷使用铜粉的目标。

随着电刷产品的不断升级换代，要求价值较高的铜元素的用量逐渐降低，以减少资源的消耗，而对制品强度和导电性要求进一步提高；同时，减少铅等重金属的含量，以达到绿色制造的可持续发展要求。因此，低铅低松装密度的电解铜粉由于其粉末比表面积大，烧结性能优异，替代常规铜粉用于电碳行业已经成为行业未来的发展趋势，成为引领电刷产品升级换代的基础。

近年来，我国粉末生产企业加大研发投入，在产品稳定性和新产品开发等方面取得很大的进步，同国外发达国家的差距正在快速缩小。但是在新产品的开发应用上，尤其是低铅低松装密度高树枝状电解铜粉制备方面，还存在较大的差距，不能满足我国电碳行业的高速发展需求。

综上所述，这种低铅低松装密度高树枝状电解铜粉的电沉积制备，是生产高性能电碳制品的保障。目前，尚没有关于该类粉体材料制备方法的研究和专利报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低铅低松装密度高树枝状电解铜粉的制备方法。本发明的方法经过熔炼、电解、洗涤、表面处理、干燥、筛分处理过程，得到含铅量小于50ppm、松装密度为0.6～1.2g/cm³的树枝状发达的电解铜粉。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种低铅低松装密度高树枝状电解铜粉的制备方法，包括以下过程：

(1)熔炼：将铜原料(普通电解铜板、纯铜材料)在熔炼炉(工频炉、炭炉)中熔化，然后浇铸成铜阳极板；

(2)电解：铜阳极板在电解槽中进行电解，电解液中添加氯化物，控制氯离子浓度为0.005～0.05g/L，收集阴极板上的粉状沉积物；

(3)洗涤：粉状沉积物于洗涤机内用去离子水洗涤，同时通氮气保护，压力为0.2～0.5MPa；

(4)表面处理：洗涤后的粉体材料中添加质量浓度为1～5％的葡萄糖或水合肼进行还原处理，时间10～30min；然后添加质量浓度0.1～0.5％的苯并三氮唑或脂肪酸钠进行抗氧化处理，时间20～60min；

(5)干燥：将表面处理后的浆料甩干，然后在100～200℃下进行干燥处理，干燥至粉体材料含水量不大于0.1％；

(6)筛分：干燥后粉体材料经筛分得到需要的电解铜粉。

进一步地，步骤(2)中采用刷粉的方式收集粉状沉积物，频率20～60min/次。

进一步地，步骤(6)中所述筛分采用气流分级机或振动筛分机。

本发明的目的还在于，提供一种上述方法制备的低铅低松装密度高树枝状电解铜粉，该电解铜粉中各元素含量为：Pb＜0.005％，Fe＜0.05％，Bi＜0.05％，Sb＜0.05％，S＜0.005％，Cl＜0.005％，其余为Cu，Cu＞99.8％；其松装密度为0.6～1.2g/cm³，呈高树枝状。